基于CFD的化学危害气体扩散数值模拟

针对科学、准确、动态研判气体泄漏演变情景难的问题,通过重构化工企业厂区的三维模型,采用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）模型数值模拟方法,预演、分析气体扩散的路径、范围、浓度分布变化情况,并进行可视化。以福建省某化工厂为例,利用倾斜摄影影像数据建立化工厂区域内的建筑物三维模型,使用计算流体动力学开源软件OpenFOAM,对三维空间进行剖分生成计算域网格,采用三维Navier-Stokes方程作为控制方程,选用标准k-雷诺时均模型用于求解湍流效应,采用压力的隐式分割算法（Pressure Implicit with Splitting of Operations,PISO）计算流场,假设氯气在三维空间中某处发生泄漏,模拟了不同风速条件扩散浓度分布情况,实验结果表明：氯气的扩散轨迹受风场和建筑物布局影响较大,风速增大会加速氯气的扩散,有利于氯气污染物的稀释;建筑物会阻碍氯气的扩散,同时受湍流效应影响,氯气易在建筑物之间的街道聚集,浓度稀释较为缓慢。模拟结果可为制定应急预案和预案演练提供参考。     

高速路上LPG罐车泄漏爆炸危险性分析

在泄漏速度为20、30、50 m/s,环境温度为10、20、30、40℃,地面粗糙度为0.55、0.65、0.71 mm的条件下,利用FLUENT软件进行模拟仿真计算。得到LPG罐车发生泄漏时LPG浓度分布情况,结合LPG火灾爆炸极限,分析泄漏扩散所涉及区域内可能爆炸的范围。研究结果表明,泄漏速度越快,云团扩散速率增大,云团扩散范围越广,爆炸危险性区域增大。风速越大,增大了云团扩散速率,泄漏扩散范围增大,爆炸危险性区域减小。地面粗糙度越大,减缓了云团扩散速率,云团扩散范围减小,爆炸危险性区域增大。     

谢苗诺夫热爆炸开创性论文的知识扩散研究

为了解谢苗诺夫热爆炸开创性研究论文在科学领域的知识扩散情况,从Web of Science数据库中采集了317篇引用谢苗诺夫(1928)的论文,并分别对该论文的时间和空间扩散、作者层面的扩散、主题层面的扩散及与关联文献的协同扩散进行了分析。结果表明,在过去90多年中,谢苗诺夫的热爆炸开创性论文受到了持续的引用扩散,并扩散到了美国、以色列、英国、中国及德国等37个国家或地区和以色列内盖夫本-古里安大学、英国利兹大学、台湾云林科技大学、俄罗斯科学院及北京理工大学等187个研究机构。该论文的主要引用者包含Gol’dshtein Vladimir、Gray P、Boddington T、Goldfarb I及Zinoviev A等一批热爆炸研究学者。谢苗诺夫(1928)扩散到论文的主题与热爆炸关系密切,包含积分流形、燃烧、差示扫描量热法、失控反应及自热等热爆炸研究主题及研究方法。其中,近期主要扩散到的主题有热失控、锂电池及差示扫描量热法等。谢苗诺夫(1928)与关联文献的协同扩散展示了知识扩散的知识基础及其各个时期的演化情况,揭示了热爆炸从早期理论探索到近期实践研究的历程。     

下行风流火灾管道试验与烟流动力特征研究

为了明确矿井巷道通风量及角度变化对火灾的影响规律,运用矿井火灾管道试验平台及各种传感器数据采集系统,开展下行通风火灾的管道相似模拟试验,得到在不同通风机动力和巷道倾角下巷道风量、各测点温度随时间的变化规律,对下行风流火灾时的风流紊乱状态有了进一步认识。结果表明,火灾时燃烧温度迅速到达顶峰后温度衰减速度随风量增大而加快,巷道火灾高温区域随着巷道风速增大而向火源下风侧移动。增大巷道倾斜角度,火风压作用增强,通风系统稳定性降低,更容易发生烟流逆退现象。在下行通风试验中,存在一个使火风压与通风机动力大小相等方向相反的临界风速。矿井火灾烟流是否产生逆退现象与通风能力有关,通风能力越强,巷道风流克服火区阻力、保持原状态的能力越强。     

环境规制对城市生态技术扩散效率的影响研究

生态技术扩散是长江经济带生态文明建设的必要环节,也是企业履行环保责任的有效措施。本文以长江经济带110个地级及以上城市为研究对象,采用非径向方向距离函数对城市工业企业生态技术扩散效率进行测算,分别从整体和区域异质性角度实证分析环境规制对城市工业企业生态技术扩散效率的影响及内在机理。结果表明：长江经济带城市环境规制与生态技术扩散效率存在倒“U”形关系,环境规制对生态技术扩散效率还存在多重影响路径,外商直接投资和工业集聚在影响路径中分别起着中介作用,且外商直接投资和工业集聚的链式中介显著。在异质性分析中,发现环境规制、外商直接投资、工业集聚和生态技术扩散效率之间的关系因区域位置不同而存在差异性。为此,依据研究结论及环境规制实施现状提出相应的政策建议,实现长江经济带经济永续绿色发展目标。     

广州大田山垃圾填埋场空气中微量挥发有机污染物组成

以广州大田山垃圾填埋场为例，研究了在不同季节填埋场空气中微量挥发性有机污染物的种类和含量变化情况。结果表明，在春、夏季样品中可分别检测出47和64种化合物，其中有些化合物为USEPA优先控制毒害有机污染物；夏季样品中微量挥发性有机污染物的浓度大多比春季样品高，有的甚至高1个数量级以上。因此加强对垃圾的卫生填埋，尤其是加强对夏季的垃圾卫生填埋的科学管理，减少挥发性有机污染物向大气中的扩散，应给予充分的关注。     

热处理温度对热障涂层微观形貌及元素互扩散的影响

目的提高热障涂层抗氧化性能,并减小二次反应区的形成。方法采用真空电弧离子镀技术在二代单晶高温合金DD32表面制备NiCoCrAlYHf(HY5)金属粘结层,分别在870℃及1000℃下进行真空扩散处理,利用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术制备氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ)陶瓷层。采用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)以及能谱(EDS)等测试方法,研究高温循环氧化过程中热障涂层的微观形貌、成分及扩散机制,同时计算了1、125 h氧化时间下Al元素互扩散系数。结果经过1000℃热循环、1000℃热处理的涂层氧化质量增量的绝对值较小,氧化速率常数为7.21×10-4,抗循环氧化性能较好。1100℃热处理试样,从涂层表面到基体方向Ni、Al、Cr等元素分布都比较均匀,在涂层与基体界面处,元素含量变化较为平滑。870℃热处理试样,Ni等元素质量分数分布不均,在涂层与基体界面处元素含量陡然变化,元素均质化程度低。Al元素扩散系数随着浓度的增加而增大,随着氧化时间的延长,粘结层与高温合金之间的元素扩散程度加剧,Al元素扩散系数减小。经过125h循环氧化,粘结层/基体界面出现互扩散区,互扩散区局部区域富Cr,Al含量低。循环氧化250 h后,热障涂层试样扩散区下方有拓扑密堆相TCP析出,形成二次反应区SRZ。真空扩散温度为870℃的试样,二次反应区更加明显。结论金属粘结层在1000℃下进行真空热处理可以有效提高涂层的抗氧化性能。涂层内部元素均质化程度高,Al元素扩散速率慢。同时,扩散区宽度较小,二次反应区不明显。     

Analysis of diffusion-adsorption equivalency of landfill liner systems for organic contaminants

The equivalence between multilayered barriers regarding diffusion and adsorption is analyzed by means of an analytical method. The bottom boundary of the liner system is defined by assuming concentration continuous and flux continuous conditions of the contaminant between the bottom liner layer and the underlying soil. Five different liner systems were compared in terms of solute breakthrough time. The results of the analysis show that breakthrough time of the hydrophobic organic compounds for a 2-meter-thick compacted clay liner (CCL) can be 3-4 orders of magnitude greater than the breakthrough time for a geosynthetic clay liner (GCL) composite liner. The GM/GCL and GM/CCL composite liner systems provide a better diffusion barrier for the hydrophilic organic compounds than that for the hydrophobic compounds due to their different Henry's coefficient. The calculated breakthrough times of the organic contaminants for the Chinese standard liner systems were found to be generally greater than those for the GCL alternatives, for the specific conditions examined. If the distribution coefficient increases to 2.8 for the hydrophobic compounds or 1.0 for the hydrophilic compounds, the thickness of the attenuation layer needed to achieve the same breakthrough time as the standard liner systems can be reduced by a factor of about 1.9-2.4. As far as diffusive and adsorption contaminant transport are concerned, GM or GCL is less effective than CCL.     

大气环境影响评价软件的开发

文章结合Microsoft Visual Basic(VB)语言的编程特点,探讨了大气环境影响评价计算机软件系统的理论基础、设计思想和应用程序编制的实现方法,编制了专门处理大气扩散模式浓度计算的应用程序,避免了大量繁杂的手工计算工作量,可使计算快速准确,提高环境影响评价工作质量。     

海上溢油扩散图像处理的非线性方法研究

针对海上溢油应急处理问题,本文主要对溢油的初级行为--扩散进行探讨.提出了采用溢油扩散图像来预测溢油扩散未来发展趋势的3步非线性处理过程,即图像边缘检测、面积计算和面积预测,对这一过程中应采用的方法进行了分析与比较.并以奥里油在静止海水中扩散为范例,在MATLAB环境下,利用非线性方法对扩散图像进行边缘监测,通过对梯度算子阀值的调整来计算完整的油膜覆盖面积,并将其计算结果进行BP神经网络预测.结果表明:采用Roberts边缘算子可以得到很好的边缘检测结果,采用BP神经网络获得的面积预测结果与实验结果吻合程度较好.